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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

■- M 279918 KLASSE 42 c. GRUPPE■ - M 279918 CLASS 42 c. GROUP

ERIK K. H. BORCHERS in DÜSSELDORF.ERIK K. H. BORCHERS in DÜSSELDORF.

Pegel.Level.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 29. Juni 1913 ab.Patented in the German Empire on June 29, 1913.

Die Erfindung betrifft die Ausgestaltung des pneumatischen Pegels. Sie kennzeichnet sich dadurch, daß die Druckluft von einer Wasserstrahlpumpe oder einer hydraulischen Gaspumpe erzeugt wird, deren Betriebswasser dem gleichen Reservoir entnommen wird, dessen Spiegelhöhe gemessen werden soll. Da es sich meist um geringe Gefällhöhen handelt, die zum Betriebe der Luftverdichtungsvorrichtung zurThe invention relates to the design of the pneumatic level. She identifies herself in that the compressed air from a water jet pump or a hydraulic gas pump is generated, the process water is taken from the same reservoir, its Mirror height is to be measured. Since it is mostly a low gradient that leads to Operations of the air compression device for

ίο Verfügung stehen, so findet eine besondere Ausbildung der Wasserstrahlpumpe Verwendung, die die Erzeugung geringer Luftmengen von hohem Druck mit geringem Betriebswasserdruck gestattet.ίο are available so find a special one Training of the water jet pump use that the generation of small amounts of air of high pressure with low process water pressure.

Das beschriebene Meßprinzip eignet sich sehr gut zur Messung und Registrierung der Überfallmengen bei einem offenen Überfallwehr. . Dadurch, daß man die Flüssigkeitshöhe vor dem Überfall·mißt, hat man bei be- kannter Wehrquerschnittsform die pro Zeiteinheit überfallenden Wassermengen. Ihre Registrierung in der vorliegenden Art hat große Vorzüge gegenüber der sonst etwa ausgeübten Registrierung mit Hilfe von Schwimmern o. dgl.The measuring principle described is very suitable for measuring and registering the Hold-up quantities at an open hold-up weir. . By measuring the height of the liquid before the overflow, one has known weir cross-sectional shape, the amount of water overflowing per unit of time. Your registration in the present type has great advantages over the registration with the help of swimmers or the like, which is otherwise practiced.

Die Vorzüge bestehen in der unbeeinflußbaren Genauigkeit, der Einfachheit der Fernübertragung und neben verschiedenen anderen Annehmlichkeiten in der Möglichkeit beliebiger Übersetzung durch Verwendung geeigneter Druckmesser und einfacher Kontrolle der Anzeige. The advantages are the unaffected accuracy and the simplicity of remote transmission and besides various other conveniences in the possibility of any translation by using suitable ones Pressure gauge and easy control of the display.

Fig. ι stellt eine Ausführungsform der Erfindung dar, bei der die Druckluft durch eine hydraulische Gaspumpe erzeugt wird, α ist ein in das Wasser bis unter den niedrigsten Wasserstand eintauchendes Rohr, das oben eine Erweiterung 5 hat, in welche durch das Rohr c Druckluft eintritt. Durch ein Rohr d wird der in b herrschende Druck zu einer Druckmeßvorrichtung beliebiger Art, beispielsweise einem registrierenden Druckmesser e geleitet, dessen Diagramm die Schwankungen des Wasserspiegels entsprechend den Schwankungen des Luftdruckes maßstäblich wiedergibt. Durch ein Rohr h strömt dem Behälter i beständig Wasser zu. In den Behälter i ragt bis nahe an den Boden heran der eine Schenkel eines umgekehrt U-förmigen Rohres k, dessen anderer langer Schenkel außerhalb des Behälters i ins Freie mündet. Vom oberen Teile des Behälters i geht das Rohr c aus, welches mit einem Druckventil f und einem Saugventil g versehen , ist. Durch das aus dem Rohre h zuströmende Wasser wird die im Behälter i befindliche Luft verdrängt. Dieselbe passiert das sich öffnende Druckventil f Und strömt an der unteren Mündung des Rohres α aus, wobei ihr Druck dem statischen Druck der über der Mündung des Rohres α stehenden Flüssigkeit gleich ist. Sobald das Wasser im Behälter i den Scheitel des Hebers k erreicht, fließt es durch diesen ab und der Behälter * entleert sich. Hierbei schließt sich das Druckventil f und durch das Saugventil tritt Luft in den Raum i ein, so lange, bis die Mündung des Hebers k freigelegt wird. Alsdann reißt der Heber ab und der Raum 1, füllt sich von neuem in der beschriebenen Weise mit Wasser.Fig. Ι shows an embodiment of the invention, in which the compressed air is generated by a hydraulic gas pump, α is a pipe immersed in the water to below the lowest water level, which has an extension 5 at the top, into which compressed air enters through the pipe c . The pressure prevailing in b is passed through a pipe d to a pressure measuring device of any type, for example a registering pressure gauge e , the diagram of which shows the fluctuations in the water level according to the fluctuations in the air pressure. Water constantly flows through a pipe h to the container i. In the container i extends to near the bottom of one leg of the zoom k of an inverted U-shaped tube, the other long leg outside the container into the open air opens i. The pipe c, which is provided with a pressure valve f and a suction valve g , extends from the upper part of the container i. The air in the container i is displaced by the water flowing in from the pipe h. It passes through the opening pressure valve f and flows out at the lower mouth of the tube α , its pressure being equal to the static pressure of the liquid above the mouth of the tube α. As soon as the water in the container i reaches the top of the siphon k , it flows through this and the container * is emptied. The pressure valve f closes and air enters the space i through the suction valve until the mouth of the siphon k is exposed. Then the lifter tears off and room 1 fills anew with water in the manner described.

Die Ausströmung von Luft ist eine gleichmäßige und nur so lange unterbrochen, als das Abhebern des Wassers und das Verdichten der angesaugten Luft dauert. Diese Anordnung hatThe outflow of air is even and only interrupted as long as that Siphoning off the water and compressing the sucked air takes time. This arrangement has

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den Vorteil eines sehr geringen Wasserverbrauches, während der Nachteil des intermittierenden Arbeitens durch schnelle Aufeinanderfolge, der einzelnen Pumpenhübe ausgeglichen werden kann.the advantage of very low water consumption, while the disadvantage of the intermittent Working through quick succession, the individual pump strokes are compensated can.

In Fig. 2 ist eine Ausführungsform unter Verwendung eines Wasserstrahlgebläses dargestellt. Hierbei ist beispielsweise die Anordnung mehrerer Auslaßöffnungen gezeigt, a, a_x und a₂ In Fig. 2, an embodiment is shown using a water jet blower. Here, for example, the arrangement of several outlet openings is shown, a, a _x and a ₂

ίο sind Rohre, welche verschieden tief eintauchen und von denen jeweils nur eines zur Messung benutzt wird. Diese Anordnung wird benutzt, wenn der Höhenunterschied zwischen höchstem und tiefstem Wasserstand sehr groß ist, so daß bei Verwendung nur eines Eintauchrohres der zu erzeugende Luftdruck das durch das zum Betrieb der Wasserstrahlpumpe verfügbare Gefälle begrenzte Maß übersteigt, wenn sich der Wasserspiegel in seiner höchsten Lage befindet.ίο are pipes that plunge to different depths and of which only one is used for measurement at a time. This arrangement is used when the difference in height between the highest and lowest water level is very large, so that if only one immersion tube is used, the air pressure to be generated is that through the to Operation of the water jet pump exceeds the available gradient when the Water level is in its highest position.

Wird nun bei hohem Wasserstand das kürzeste und bei tiefstem Wasserstande das längste Rohr eingeschaltet, so lassen sich die Schwankungen innerhalb der betreffenden Meßbereichsstufe mit einem verhältnismäßig geringen Luftdruck beherrschen. Natürlich gelten die Anzeigen des Druckmessers für jedes Tauchrohr in bezug auf einen besonderen Nullpunkt. Die Unischaltung der Rohre kann von Hand oder selbsttätig mit Hilfe eines Schwimmers, der von dem ansteigenden Wasser gehoben wird und dadurch den Hahn öffnet, erfolgen, wie dies bei dem Rohr a₂ dargestellt ist. Beim Sinken des Wasserspiegels wird das Rohr a,₂ durch den Schwimmer q wieder geschlossen, und das Rohr U₁, welches noch geöffnet ist, tritt in Funktion.If the shortest pipe is switched on when the water level is high and the longest pipe when the water level is lowest, the fluctuations within the relevant measuring range stage can be controlled with a relatively low air pressure. Of course, the indications of the pressure gauge apply to each immersion tube in relation to a particular zero point. The pipes can be switched on by hand or automatically with the aid of a float, which is lifted by the rising water and thereby opens the tap, as shown in the case of pipe a ₂ . When the water level falls, the tube a, ₂ is closed again by the float q , and the tube U ₁ , which is still open, comes into operation.

In Fig. 2 ist wieder b die Druckverteilkammer über den Rohren a, c ist die Druckluftzuleitung, d die Leitung zum Druckmesser e. Durch das Rohr h strömt der Wasserstrahlpumpe m das Betriebswasser zu. Die durch das Luftrohr I angesaugte Luft strömt mit dem Wasser vermischt durch Rohr η zu dem Luftkessel 0, von wo die Luft in das Rohr c eintritt, während das Wasser durch das Rohr p fortfließt.In Fig. 2, b is again the pressure distribution chamber over the pipes a, c is the compressed air supply line, d is the line to the pressure gauge e. The process water flows through the pipe h to the water jet pump m . The air sucked in through the air pipe I flows mixed with the water through pipe η to the air tank 0, from where the air enters the pipe c , while the water flows away through the pipe p.

Zur Verdichtung der Luft auf einen verhält . nismäßig hohen Druck bei einem geringen Betriebswasserdruck ist die in Fig. 3 dargestellte Form einer Wasserstrahlpumpe besonders geeignet. Das Betriebswasser tritt bei h ein und strömt durch den Ringraum zwischen dem zylindrischen Fall- und Mischrohr η und dem spindelförmigen Körper s. In den Körper s ist das Luftsaugerohr I eingeführt, das durch radiale, schräg nach abwärts gerichtete Bohrungen r in den besagten Ringraum mündet. Die Spindel s bewirkt eine gleichmäßige düsenartige Verengung des Wasserstronies bis zu der engsten Stelle des Ringraumes, wo eine große Wassergeschwindigkeit und der größte Unterdruck gegenüber der Atmosphäre herrschen.To compress the air on one behaves. The form of a water jet pump shown in FIG. 3 is particularly suitable for a relatively high pressure with a low operating water pressure. The process water enters at h and flows through the annular space between the cylindrical downpipe and mixing pipe η and the spindle-shaped body s. The air suction pipe I is inserted into the body s and opens into said annular space through radial, downwardly sloping bores r . The spindle s causes a uniform nozzle-like narrowing of the water stream up to the narrowest point of the annulus, where there is a high water speed and the greatest negative pressure compared to the atmosphere.

An dieser Stelle münden die Bohrungen r, aus denen die Luft energisch angesaugt wird. Durch die folgende allmähliche Erweiterung des Querschnitts erfolgt eine gute Umsetzung der Geschwindigkeit in statischen Druck, und durch eine oder mehrere abermalige Verengungen und Erweiterungen des Querschnitts durch Verdickungen t der Spindel wird eine gute Mischung von Luft und Wasser erzielt, wie sie für eine ununterbrochene Funktion und möglichst guten Wirkungsgrad nötig ist. Diese Ausfführungsform der Wasserstrahlpumpe hat neben den erwähnten Eigenschaften den praktischen Vorteil, daß sie sich leicht herstellen läßt, weil die Herstellung konischer Bohrungen vermieden wird. The bores r, from which the air is vigorously sucked in, open at this point. The subsequent gradual widening of the cross-section results in a good conversion of the speed into static pressure, and one or more repeated narrowings and widenings of the cross-section through thickenings t of the spindle achieve a good mixture of air and water, as is necessary for uninterrupted function and the best possible efficiency is necessary. In addition to the properties mentioned, this embodiment of the water jet pump has the practical advantage that it is easy to manufacture because the manufacture of conical bores is avoided.

Wenn das im Betriebswasser der Wasserstrahlpumpe zur Verfügung stehende Gefälle nur wenig größer ist als die von der Druckluft zu überwindende Flüssigkeitssäule, dann müssen die Wasserstrahlpumpe und ihre Luftansaugeöffnungen sich in einer bestimmten ziemlich eng begrenzten Höhenlage gegenüber dem Unterwasserspiegel befinden, wenn die Förderung mit gutem Wirkungsgrad erfolgen soll. Bei stark schwankendem Wasserspiegel ist es daher zweckmäßig, mehrere Wasserstrahlpumpen anzuordnen, die entweder verschiedene Höhenlage oder verschiedene Arbeitscharakteristik haben, und zwar so, daß stets mindestens eine Pumpe fördert, wenn die anderen infolge ungünstiger Wasserspiegelhöhe versagen. Eine solche Anordnung ist in Fig. 4 an dem Beispiel einer Wehranlage gezeigt, bei welcher der Wasserstand im Oberwassergraben registriert wird. m und W₁ sind Wasserstrahlpumpen in verschiedener Höhe angeordnet, die in den gemeinsamen Luftsammeiraum 0 fördern. Sie werden beide vom Oberwassergraben I gespeist und der gemeinsame Abfluß p mündet in den Unterwassergraben II. Vom Raum 0 geht die Luft zu dem Eintauchrohr α durch das Rohr c und die Erweiterung b. Ihr Druck wird durch das Rohr d zu dem Druckmesser e geleitet. Die Wasserstrahlpumpe m fördert so lange, bis der Oberwasserspiegel das Niveau ihres Einlaufs h erreicht hat. Kurz vorher hat die Pumpe JM₁ zu fördern begonnen und fördert, solange überhaupt noch ein Gefälle vorhanden ist. Um unnötigen Wasserverbrauch zu vermeiden, kann der Einlauf A₁ durch ein Schwimmerventil q verschlossen gehalten werden, solange die Wasserspiegelhöhe noch genügt, um die Pumpe m zu speisen.If the gradient available in the operating water of the water jet pump is only slightly greater than the column of liquid to be overcome by the compressed air, then the water jet pump and its air suction openings must be at a certain, rather narrowly limited altitude compared to the underwater level, if the pumping takes place with good efficiency target. If the water level fluctuates strongly, it is therefore advisable to arrange several water jet pumps, which either have different altitudes or different working characteristics, in such a way that at least one pump always delivers when the others fail due to an unfavorable water level. Such an arrangement is shown in FIG. 4 using the example of a weir system in which the water level in the upper water ditch is registered. m and W ₁ , water jet pumps are arranged at different heights, which convey into the common air collection space 0. They are both fed by the upper water ditch I and the common drain p flows into the lower water ditch II. The air goes from room 0 to the immersion pipe α through pipe c and the extension b. Your pressure is passed through the pipe d to the pressure gauge e . The water jet pump m delivers until the upper water level has reached the level of its inlet h. Shortly beforehand, the JM ₁ pump started to deliver and continues to deliver as long as there is still a gradient. In order to avoid unnecessary water consumption, the inlet A ₁ can be kept closed by a float valve q as long as the water level is still sufficient to feed the pump m.

In Fig. 5 ist eine Anordnung zur Registrierung der Höhendifferenz zweier Wasserspiegel dargestellt. Es sind zwei Luftverdichtungsvorrichtungen vorhanden, und der Druck beider wird zu einem Apparat & geleitet, der direkt die Druckdifferenz anzeigt, wobei der Nullpunkt der Anzeige natürlich mit der konstanten Höhendifferenz der Mündungen der Rohre α identisch ist.In Fig. 5 an arrangement for registering the height difference between two water levels is shown. There are two air compression devices and the pressure of both is sent to an apparatus & which shows directly the pressure difference, the zero point of the display being of course identical to the constant height difference of the mouths of the tubes α .

Letztere ist der Anzeige zuzuzählen. Die Bezeichnungen für den einen Apparat α b c d e f g h i k und die entsprechenden für den anderen ^ai \ ^ci ^i f\ Si h haben die gleiche Bedeutung wie in Fig. i. Die beiden Luftverdichtungseinrichtungen können beliebig ausgeführt und voneinander unabhängig sein. Zweckmäßig ist es jedoch, im Falle der Verwendung hydraulischer Gaspumpen, dieselben nach der in Fig. 5 dargestellten Weise zu verbinden, so daß sie stets gleichzeitig drücken. Wenn dies nicht der Fall ist, dann kann leicht eine unerwünschte Unruhe der Anzeige und Registrierung eintreten, insbesondere, wenn die gemessene Höhendifferenz im Verhältnis zur statischen Druckhöhe gering, ist, wenn die Höhendifferenz schnell schwankt, wenn die Luftleitungen nicht völlig dicht sind, wenn die einzelnen Pumpenspiele langsam aufeinanderfolgen oder in den Zwischenzeiten ungleichmäßige Luftverlustc etwa durch Absorption zu befürchten sind.The latter is to be added to the advertisement. The designations for one apparatus α bcdefghik and the corresponding for the other ^a i \ ^c i ^ i f \ Si h have the same meaning as in Fig. I. The two air compression devices can be designed as desired and independent of one another. However, if hydraulic gas pumps are used, it is expedient to connect them in the manner shown in FIG. 5, so that they always press simultaneously. If this is not the case, then an undesirable restlessness of the display and registration can easily occur, especially if the measured height difference is small in relation to the static pressure height, if the height difference fluctuates quickly, if the air lines are not completely tight, if the the individual pump cycles slowly in succession or uneven air loss, for example due to absorption, is to be feared in the meantime.

Claims

Patent Claims:

i. Device for measuring the height of a liquid level at which the Pressure of the air emerging from an opening below the liquid level as Scale is used, characterized by devices by means of which the compression the air is caused by the same liquid, the level of which is to be measured. 2. Device according to claim 1, characterized by a hydraulic gas pump, consisting of one continuously fed with water from the container to be measured Vessel that can be alternately filled and emptied again by means of a siphon, and in which the water level rises can compress the air in the vessel and press it through a check valve into the outlet line, while When the water level falls, the vessel fills with air through a suction valve (Fig. 1).

4-5 3. Device according to claim 1, characterized by means of a water jet fan suitable for low slopes, its air intake openings lie on the circumference of a spindle-shaped body which is inserted centrally into a cylindrical tube, while the water from the liquid container flows through the annular space between the spindle and the pipe and air flows out of the openings the spindle sucks and carries away (Fig. 3).

4. Device according to claim 1, 2 and 3, characterized by several outlet openings for ¹ the compressed air, which are located at different heights under the mirror and which are individually designed to be switched on and off, such that the switching 'is automatically controlled by means of floats Can be done by taps or by hand (Fig. 2).

5. Apparatus according to claim 1, 2 and 3, characterized by the arrangement of several Water jet air pumps at different altitudes or with different characteristics in such a way that one The water jet pump starts to deliver before the previous water jet pump stops delivering, whereby the switchover automatically through the change in height of the head water level due to the absence of the inflow or through actuation of means Float-controlled taps or can be done in another known manner or by actuation by hand.

6. Device for measuring the difference between two water level heights according to claim 1 to 5, characterized in that two separate devices for generating Compressed air are provided, both of which are fed from the higher water level are, and that the pressure measuring device is designed such that it only the Pressure difference. the two air outlet openings (Fig. 5).

7. Device according to claim 6, characterized by two hydraulic pumps for compressed air generation 'according to claim 2, which are set up and connected to one another are that they always suck or push simultaneously, in that both communicate with each other in their lower part and by both having a common water inlet and a common siphon (Fig. 5).

1 sheet of drawings.